%本程序的功能是用牛頓——拉夫遜法進行潮流計算
% B1矩陣：1、支路首端號；2、末端號；3、支路阻抗；4、支路對地電納
%         5、支路的變比；6、支路首端處于K側為1，1側為0
% B2矩陣：1、該節點發電機功率；2、該節點負荷功率；3、節點電壓初始值
%         4、PV節點電壓V的給定值；5、節點所接的無功補償設備的容量
%         6、節點分類標號；7、電壓基準值
clear;
n=5;%input('請輸入節點數：n=');
nl=5;%input('請輸入支路數：nl=');
isb=1;%input('請輸入平衡母線節點號：isb=');
pr=0.00001;%input('請輸入誤差精度：pr=');
B1=[1 2 0.03i 0 1.05 0;
    2 3 0.08+0.3i 0.5i 1 0;
    2 4 0.1+0.35i 0 1 0;
    3 4 0.04+0.25i 0.5i 1 0;
    3 5 0.015i 0 1.05 1];%input('請輸入由支路參數形成的矩陣： B1=');
B2=[0 0 1.05 1.05 0 1 10;
    0 3.7+1.3i 1 0 0 2 220;
    0 2+1i 1 0 0 2 220;
    0 1.6+0.8i 1 0 0 2 220;
    5 0 1.05 1.05 0 3 10];%input('請輸入各節點參數形成的矩陣： B2=');
Y=zeros(n);e=zeros(1,n);f=zeros(1,n);V=zeros(1,n);
sida=zeros(1,n);S1=zeros(nl);
%－－－－－－－修改部分－－－－－－－－－－－－
ym=0;
SB=100;UB=220;
%ym=input('您輸入的參數是標么值？（若不是則輸入一個不為零的數值）');
if ym~=0
    %SB=input('請輸入功率基準值:SB=');
    %UB=input('請輸入電壓基準值:UB=');
    YB=SB./UB./UB;
    BB1=B1;
    BB2=B2;
    for i=1:nl
        B1(i,3)=B1(i,3)*YB;
        B1(i,4)=B1(i,4)./YB;
    end
    disp('B1矩陣B1=');
    disp(B1)
    for i=1:n
        B2(i,1)=B2(i,1)./SB;
        B2(i,2)=B2(i,2)./SB;
        %B2(i,3)=B2(i,3)./UB;
        %B2(i,4)=B2(i,4)./UB;
        B2(i,5)=B2(i,5)./SB;
    end
    disp('B2矩陣B2=');
    disp(B2)
end
% % %---------------------------------------------------
for i=1:nl								%支路數
    if B1(i,6)==0						%左節點處于低壓側
       p=B1(i,1);q=B1(i,2);
    else
       p=B1(i,2);q=B1(i,1);
    end
    Y(p,q)=Y(p,q)-1./(B1(i,3)*B1(i,5));	%非對角元
    Y(q,p)=Y(p,q);
    Y(q,q)=Y(q,q)+1./(B1(i,3)*B1(i,5)^2)+B1(i,4)./2;	%對角元K側
    Y(p,p)=Y(p,p)+1./B1(i,3)+B1(i,4)./2;				%對角元1側 
end
%求導納矩陣
disp('導納矩陣 Y=');
disp(Y)
%----------------------------------------------------------
G=real(Y);B=imag(Y);			%分解出導納陣的實部和虛部  
for i=1:n						%給定各節點初始電壓的實部和虛部    
    e(i)=real(B2(i,3));
    f(i)=imag(B2(i,3));
    V(i)=B2(i,4);				%PV節點電壓給定模值 
end
for i=1:n						%給定各節點注入功率    
    S(i)=B2(i,1)-B2(i,2); 		%i節點注入功率SG-SL  
    B(i,i)=B(i,i)+B2(i,5);		%i節點無功補償量  
end
%===================================================================
P=real(S);Q=imag(S);
ICT1=0;IT2=1;N0=2*n;N=N0+1;a=0;
while IT2~=0
      IT2=0;a=a+1;
      for i=1:n
          if i~=isb				%非平衡節點    
             C(i)=0;D(i)=0;
             for j1=1:n
                 C(i)=C(i)+G(i,j1)*e(j1)-B(i,j1)*f(j1);%Σ(Gij*ej-Bij*fj)
                 D(i)=D(i)+G(i,j1)*f(j1)+B(i,j1)*e(j1);%Σ(Gij*fj+Bij*ej)
             end
             P1=C(i)*e(i)+f(i)*D(i);%節點功率P計算eiΣ(Gij*ej-Bij*fj)+fiΣ(Gij*fj+Bij*ej)
             Q1=C(i)*f(i)-e(i)*D(i);%節點功率Q計算fiΣ(Gij*ej-Bij*fj)-eiΣ(Gij*fj+Bij*ej)
%求P',Q'    
             V2=e(i)^2+f(i)^2;			%電壓模平方
     %========= 以下針對非PV節點來求取功率差及Jacobi矩陣元素 =========
             if B2(i,6)~=3				%非PV節點    
                DP=P(i)-P1;				%節點有功功率差    
                DQ=Q(i)-Q1;             %節點無功功率差  
%=============== 以上為除平衡節點外其它節點的功率計算 =================
%================= 求取Jacobi矩陣 ===================
                for j1=1:n
                    if j1~=isb&j1~=i			%非平衡節點&非對角元    
                       X1=-G(i,j1)*e(i)-B(i,j1)*f(i);	% dP/de=-dQ/df    
                       X2=B(i,j1)*e(i)-G(i,j1)*f(i);	% dP/df=dQ/de    
                       X3=X2;           % X2=dp/df  X3=dQ/de
                       X4=-X1;          % X1=dP/de  X4=dQ/df
                        p=2*i-1;q=2*j1-1;
                        J(p,q)=X3;J(p,N)=DQ;m=p+1;
                        J(m,q)=X1;J(m,N)=DP;q=q+1;
                        J(p,q)=X4;J(m,q)=X2;
                    elseif j1==i&j1~=isb		%非平衡節點&對角元    
                       X1=-C(i)-G(i,i)*e(i)-B(i,i)*f(i);% dP/de
                       X2=-D(i)+B(i,i)*e(i)-G(i,i)*f(i);% dP/df
                       X3=D(i)+B(i,i)*e(i)-G(i,i)*f(i); % dQ/de
                       X4=-C(i)+G(i,i)*e(i)+B(i,i)*f(i);% dQ/df
                       p=2*i-1;q=2*j1-1;J(p,q)=X3;J(p,N)=DQ;%擴展列△Q
                       m=p+1;
                       J(m,q)=X1;q=q+1;J(p,q)=X4;J(m,N)=DP;%擴展列△P
                       J(m,q)=X2;
                    end
                end
             else
    %=============== 下面是針對PV節點來求取Jacobi矩陣的元素 ===========
                DP=P(i)-P1;					% PV節點有功誤差
                DV=V(i)^2-V2;				% PV節點電壓誤差    
                for j1=1:n
                    if j1~=isb&j1~=i			%非平衡節點&非對角元    
                       X1=-G(i,j1)*e(i)-B(i,j1)*f(i);   % dP/de
                       X2=B(i,j1)*e(i)-G(i,j1)*f(i);    % dP/df
                       X5=0;X6=0;
                       p=2*i-1;q=2*j1-1;J(p,q)=X5;J(p,N)=DV;
                       m=p+1;
                       J(m,q)=X1;J(m,N)=DP;q=q+1;J(p,q)=X6;
                       J(m,q)=X2;
                    elseif j1==i&j1~=isb 		%非平衡節點&對角元    
                       X1=-C(i)-G(i,i)*e(i)-B(i,i)*f(i);% dP/de
                       X2=-D(i)+B(i,i)*e(i)-G(i,i)*f(i);% dP/df
                       X5=-2*e(i);
                       X6=-2*f(i);
                       p=2*i-1;q=2*j1-1;J(p,q)=X5;J(p,N)=DV;
                       m=p+1;
                       J(m,q)=X1;J(m,N)=DP;q=q+1;J(p,q)=X6;
                       J(m,q)=X2;
                    end
                end
             end
          end
      end
 %     disp('雅可比矩陣');
 %     disp(J);
%========= 以上為求雅可比矩陣的各個元素 =====================
      for k=3:N0                    % N0=2*n （從第三行開始，第一、二行是平衡節點）
          k1=k+1;N1=N;              % N=N0+1 即 N=2*n+1擴展列△P、△Q
          for k2=k1:N1				% 擴展列△P、△Q    
              J(k,k2)=J(k,k2)./J(k,k);		% 非對角元規格化    
          end
          J(k,k)=1;                 % 對角元規格化
          if k~=3                   % 不是第三行
			%============================================================
             k4=k-1;
             for k3=3:k4			% 用k3行從第三行開始到當前行前的k4行消去
                 for k2=k1:N1			% k3行后各行下三角元素
                  J(k3,k2)=J(k3,k2)-J(k3,k)*J(k,k2);%消去運算
                 end
                 J(k3,k)=0;
             end
             if k==N0 
                 break;
             end
%==========================================
             for k3=k1:N0
                for k2=k1:N1
                    J(k3,k2)=J(k3,k2)-J(k3,k)*J(k,k2);%消去運算
                end
                J(k3,k)=0;
             end
          else
             for k3=k1:N0
                 for k2=k1:N1
                     J(k3,k2)=J(k3,k2)-J(k3,k)*J(k,k2);%消去運算
                 end
                 J(k3,k)=0;
             end
          end
      end
      %====上面是用線性變換方式將Jacobi矩陣化成單位矩陣=====
      for k=3:2:N0-1
          L=(k+1)./2;
          e(L)=e(L)-J(k,N);     %修改節點電壓實部
          k1=k+1;
          f(L)=f(L)-J(k1,N);    %修改節點電壓虛部
      end
      %------修改節點電壓-----------
      for k=3:N0
          DET=abs(J(k,N));
          if DET>=pr    %電壓偏差量是否滿足要求
             IT2=IT2+1; %不滿足要求的節點數加1
          end
      end
      ICT2(a)=IT2;
      ICT1=ICT1+1;
      cs=['迭代次數=',num2str(ICT1)];
      disp(cs);
      zj=e+f*j;
    %  disp(zj);
      disp(abs(zj));
end
%用高斯消去法解"w=-J*V"
disp('迭代次數：');
disp(ICT1);
disp('沒有達到精度要求的個數：');
disp(ICT2);
for k=1:n
    V(k)=sqrt(e(k)^2+f(k)^2);
    sida(k)=atan(f(k)./e(k))*180./pi;
    E(k)=e(k)+f(k)*j;
end
%=============== 計算各輸出量 ===========================
disp('各節點的實際電壓標幺值E為(節點號從小到大排列)：');
disp(E);
for j1=1:n
    EE(j1)=E(j1)*B2(j1,7);
end
disp('各節點的實際電壓有名值E為(節點號從小到大排列)：');
disp(EE);
disp('-----------------------------------------------------');
disp('各節點的電壓大小標幺值V為(節點號從小到大排列)：');
disp(V);
for j1=1:n
    VV(j1)=V(j1)*B2(j1,7);
end
disp('各節點的電壓有名值：');
disp(VV);
disp('-----------------------------------------------------');
disp('各節點的電壓相角sida為(節點號從小到大排列)：');
disp(sida);
for p=1:n
    C(p)=0;
    for q=1:n
        C(p)=C(p)+conj(Y(p,q))*conj(E(q));
    end
    S(p)=E(p)*C(p);
end
disp('各節點的功率S為(節點號從小到大排列)：');
disp(S);
%disp('~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~');
%SS=S*SB;
%disp(SS);
disp('-----------------------------------------------------');
disp('各條支路的首端功率Si為(順序同您輸入B1時一致)：');
for i=1:nl
       p=B1(i,1);q=B1(i,2);
       if B1(i,6)==0
            Si(p,q)=E(p)*(conj(E(p))*conj(B1(i,4)./2)+(conj(E(p)*B1(i,5))-conj(E(q)))*conj(1./(B1(i,3)*B1(i,5))));
            Siz(i)=Si(p,q);
        else
            Si(p,q)=E(p)*(conj(E(p))*conj(B1(i,4)./2)+(conj(E(p)./B1(i,5))-conj(E(q)))*conj(1./(B1(i,3)*B1(i,5))));
            Siz(i)=Si(p,q);
        end
    %disp(Si(p,q));
    SSi(p,q)=Si(p,q)*SB;
    ZF=['S(',num2str(p),',',num2str(q),')=',num2str(SSi(p,q)),'  (MVA)  標么值：',num2str(Si(p,q))];
    disp(ZF);
    %disp(SSi(p,q));
    disp('-----------------------------------------------------');
end
disp('各條支路的末端功率Sj為(順序同您輸入B1時一致)：');
for i=1:nl
    p=B1(i,1);q=B1(i,2);
    if B1(i,6)==0
        Sj(q,p)=E(q)*(conj(E(q))*conj(B1(i,4)./2)+(conj(E(q)./B1(i,5))-conj(E(p)))*conj(1./(B1(i,3)*B1(i,5))));
        Sjy(i)=Sj(q,p);
    else
        Sj(q,p)=E(q)*(conj(E(q))*conj(B1(i,4)./2)+(conj(E(q)*B1(i,5))-conj(E(p)))*conj(1./(B1(i,3)*B1(i,5))));
        Sjy(i)=Sj(q,p);
    end
    %disp(Sj(q,p));
    SSj(q,p)=Sj(q,p)*SB;
    ZF=['S(',num2str(q),',',num2str(p),')=',num2str(SSj(q,p)),'  (MVA)  標么值：',num2str(Sj(q,p))];
    disp(ZF);
    %disp(SSj(q,p));
    disp('-----------------------------------------------------');
end
disp('各條支路的功率損耗DS為(順序同您輸入B1時一致)：');
ZSH=0;
for i=1:nl
        p=B1(i,1);q=B1(i,2);
    DS(i)=Si(p,q)+Sj(q,p);
    ZSH=ZSH+DS(i);
    %disp(DS(i));
    DDS(i)=DS(i)*SB;
    ZF=['DS(',num2str(p),',',num2str(q),')=',num2str(DDS(i)),'  (MVA)  標么值：',num2str(DS(i))];
    disp(ZF);
    %disp(DDS(i));
    disp('-----------------------------------------------------');
end
disp(['總損耗為：ZSH=',num2str(ZSH*SB),'  (MVA)']);
figure(1);
subplot(2,2,1);
plot(V);
xlabel('節點號');ylabel('電壓標幺值');
grid on;
subplot(2,2,2);
plot(sida);
xlabel('節點號');ylabel('電壓角度');
grid on;
subplot(2,2,3);
bar(S);
xlabel('節點注入有功');ylabel('節點注入無功');
grid on;
subplot(2,2,4);
bar(Siz);
xlabel('支路首端有功');ylabel('支路首端無功');
grid on;